Luftreiniger im ­Reinraum-Umfeld

Was können Luftreiniger leisten, um die Aerosol-/Partikelbelastung innerhalb geschlossener Räume zu verbessern?

Ursprünglich kommt CRT – Cleanroom Technology aus der Reinraummesstechnik. Dass sie heute zusätzlich mit einem Luftreiniger erfolgreich am Markt ist, hat einen ganz speziellen Hintergrund: Als Vater einer gesundheitlich beeinträchtigten Tochter hat mir die Gefahr durch Corona im März 2020 große Sorgen bereitet. Ich habe täglich viele Kontakte und stellte mir immer wieder die Frage, wie ich mein Kind auch im heimischen Umfeld ausreichend vor Viren schützen kann. Anfängliche Ideen – von einem Helm bis hin zu festinstallierter Filtertechnik in all unseren Räumen – scheiterten, nicht zuletzt verständlicherweise an der Mitarbeit meiner Tochter. Mit dem Know-how über Luftreinigung und Strömungsverhalten entwickelte ich schließlich mit meinem Team einen Raumluftreiniger, der all unseren Ansprüchen genügte. Schnell wurde uns klar: Wenn die Pandemie noch länger andauert, können wir damit vielen Menschen helfen.

Die Firma CRT Cleanroom-Technology ist 2013 als neutraler Dienstleister für Betreiber von Reinräumen und deren Lieferanten gestartet. Wir übernehmen Reinraummessungen, -wartungen und -klassifizierungen für produzierende und forschende Unternehmen nach geltenden Normen und Richtlinien. Zudem führen wir hochaufgelöste Strömungsvisualisierungen in allen Reinraumklassen und Kalibrierungen von Reinraummessgeräten (Climet Instruments) durch. So helfen wir Unternehmen, ihre Zulassungskriterien für Reinräume zu erfüllen oder diese sogar zu verbessern, z.B. in der Pharmaindustrie, Medizintechnik, Kosmetik oder in artverwandten Branchen wie der Chemie- und Lebensmittelindustrie oder der Mikroelektronik.

Infektionsrisiko senken durch Reinraumstandard

Mit dem Ausbruch von Covid-19 hatte unsere Kernkompetenz plötzlich ein völlig neues Anwendungsfeld bekommen: Nicht nur unsere Bestandskunden, also die Reinraumbetreiber, auch Unternehmen und Einrichtungen verschiedenster Größen und Branchen interessierten sich für Raumluftreiniger als zusätzliche Sicherheit und als eine Möglichkeit, wieder persönlich zusammen zu arbeiten. Zugleich traten zahlreiche Anbieter auf den Markt, die keine nennenswerte Erfahrung mit Filtertechnik, oder in der Entwicklung von Raumluftfiltern hatten – darunter Experten für Trocknung, Dermatologie-Spezialisten oder Hersteller von Aktenvernichtern. Viele Organisationen stehen bis heute vor der Schwierigkeit, aus einer Bandbreite von Geräten zu unterschiedlichsten Preisen den für sie passenden und sicheren Luftfilter auszuwählen.

Da CRT einer der wenigen Anbieter auf dem Markt ist, die aus der Reinraumtechnik mit ihren besonderen Anforderungen kommen, ist es auch möglich, ein genaues Bild der tatsächlichen Anforderungen an Luftreiniger zu zeichnen: Wie bei der Reinraum-Klassifizierung auch sollten sich Unternehmen an den geltenden Normen DIN EN ISO 14644, VDI 2083 und Annex 1 (EU-GMP-Richtlinie) orientieren. Alle Normen und Richtlinien dienen zunächst der Information, etwa bezüglich der Partikelkonzentration im Raum; sie geben richtungsweisend vor, wie diese überprüft werden kann, z.B. durch Messung der Erholzeit/Recovery Test bei eingeschaltetem Filtergerät oder durch Filterscantests im eingebauten Zustand. Zum umfassenden Reinraumservice gehört auch die Messung der Schallpegel und Beleuchtungsstärken sowie der Luftgeschwindigkeiten und der Luftströme mit Bestimmung der Luftwechselzahl.

Für all diese Messungen und die Zertifizierung von Reinräumen ist Hightech Equipment erforderlich: Ohne Technologie-Erfahrung und Branchenexpertise ist eine valide Beurteilung, ob Raumluft wirksam gereinigt wird, unmöglich. Für die Entscheidungsfindung bei der Auswahl eines Luftreinigers können wir jedoch vier maßgebliche Kriterien ansetzen:

 

Funktionale Kriterien für Raumluftreiniger

1. Dichtigkeit: Findet sich nur die kleinste undichte Stelle im Filtermedium oder an der Filterdichtung, so gelangt angesaugte Luft auch ungefiltert wieder nach außen – und Viren werden von den Luftdüsen kraftvoll durch den Raum geschleudert. Nicht nur die Filtermedien, sondern auch das Gehäuse eines Raumluftreinigers sollten noch in der Produktionsstätte nach ISO-Vorschrift auf absolute Dichtigkeit, Unversehrtheit und korrekten Einbau überprüft werden.
2. Lautstärke: Daher müssen die Hersteller den Schallpegel für alle Leistungsstufen ihres Gerätes angeben. Wichtig ist, dass dabei ein Pegel von 40–45 dB nicht überschritten wird – damit ist in etwa das Geräusch eines leistungsstarken Kühlschranks erreicht. Das ist auch für Aufenthaltsräume oder Patientenzimmer eine akzeptable Geräuschkulisse.
3. Volumenstrom: Die meisten Luftfilter haben mehrere Leistungsstufen und sind außerdem in unterschiedlichen Größen erhältlich. Um eine gute Luftumwälzung von mindestens sechs Mal pro Stunde zu gewährleisten, sollte ein Raum mit 35 m² und einer Höhe von 3,50 m mit einem Volumenstrom von 735 m³ pro Stunde gereinigt werden. Bei größeren Räumen muss also das Fördervolumen erhöht werden – entweder durch ein weiteres Gerät oder durch Erhöhung der Leistung.
4. Luftverteilung und Einrichtung: Standort und Raummaße entscheiden maßgeblich über den effizienten Einsatz des Luftreinigers. Ein Qualitätsmerkmal beim Kauf ist deshalb die Vor-Ort-Einrichtung des Geräts: Nur wenige Anbieter schicken ausgebildete Techniker, um den optimalen Standort und die korrekten Geräteeinstellungen vorzunehmen. Noch weniger Hersteller bieten an, vor Ort zu messen, was mit dem Raum bzgl. Partikelanzahl geschieht, wenn das Gerät arbeitet.

Besondere Ansprüche rund um den ­Reinraum

Für die normierte Qualifizierung von Reinräumen spielt nicht nur die Luftreinheit im Raum eine Rolle, sondern auch jene in den angebundenen Umkleiden und Personenschleusen. Diese meist kleinen Räume arbeiten oft am oberen Limit ihrer Kapazität und haben oftmals vor allem „in operation“ Schwierigkeiten, ihre Soll-Werte zu erreichen – auch hier steigt das Infektionsrisiko unter Umständen, wenn sich etwa mehrere Personen zeitgleich umziehen. Der Mensch als größter Partikelträger bringt die Luft aus den Umgebungsräumen mit in Richtung Reinraum – und beeinträchtigt damit die gemessene Luftqualität. Firmen, die eine Partikelreduzierung in reinen Bereichen und Schleusen erreichen wollen, haben deshalb mit Luftreinigern gute Erfolge erzielt. Dies konnte CRT bereits mehrfach messtechnisch nachweisen.

Beispielshaft für die technischen Möglichkeiten ist der Filter im CRT-Room Guard nach DIN EN ISO 14644-3 zertifiziert. Es wird genauso gemessen wie alle Hepa-Filter in der Reinraumbranche: Mittels Aerosolaufgabestelle wird das DEHS-Prüfaerosol vor dem Filtermedium aufgegeben. Durch die verbaute Messlanze, welche sich in jedem Room Guard befindet, wird vor dem Filter die Aerosolkonzentration gemessen (Aerosolabnahme). Eine isokinetische Scansonde in Verbindung mit einem Streulichtpartikelzähler wird genutzt, um das Filtermedium und den Randbereich (inkl. Dichtungen) auf mögliche Beschädigungen zu überprüfen.

Auch für die Effizienzmessungen ist es wichtig, dass beim Luftfiltergerät der Reinraumstandard angesetzt wird. Dazu gehören

• Luftmengenmessung (Volumenstrom)
• mittels ­Balometer
• Erholzeitmessung im Raum, um die Effizienz ­nachzuweisen
• Strömungsvisualisierung in verschiedensten ­räumlichen Situationen
• Klassifizierung nach DIN EN ISO 14644
• Messung des Schallpegels
• Messung der Behaglichkeit
• Messdaten zeigen Vorteile in Partikelanzahl
• und Effizienz

Unternehmenseigene Messstudien haben gezeigt, dass die Erholzeit eines Luftreinigers – also die Zeit, in der der Luftreiniger die Aerosolbelastung auf weniger als 1 % senken kann – stark variieren kann. So lag die Erholzeit für den RoomGuard in unserem Testzeitraum im Durchschnitt bei einem niedrigen Volumenstrom (600 m³/h) bei 29 min.; bei einem mittleren Volumenstrom (1.200 m³/h) verbesserte sich diese bereits auf 15 Minuten.

Effektivität unter Berücksichtigung der Behaglichkeitskriterien

Die obigen Ergebnisse bestätigten im Juni 2021 verschiedene, unabhängig durchgeführte Messreihen durch das Schweizer Zentrum für Integrale Gebäudetechnik (ZIG) an der Hochschule Luzern: Bei diesen erzielte das nach Reinraumstandard entwickelte Gerät herausragende Werte. Es benötigte durchschnittlich 20,3 min., um die Aerosolbelastung eines 37 m² großen Raums von 100 auf 1 % zu senken (bei einem niedrigen Volumenstrom von 460 m³/h).

Großer Nutzen für Pharmabranche

In der Reinraumpraxis lassen sich diese Erfolge durch konkrete Messungen und Upgrades in der Klassifizierung belegen. So haben Erfahrungen in zahlreichen Pharmaunternehmen gezeigt, dass mit einem leistungsstarken Luftreiniger in Reinraumschleusen deutliche Partikelreduktionen erzielt wurden. Diese sind mittels Streulichtpartikelzähler eindeutig messbar.

Durch eine niedrige Partikelkonzentration können Pharmahersteller die Klassifizierung ihres Reinraums einhalten oder verbessern. Sie schleusen Mitarbeiter schneller ein und erzielen einen Effizienzgewinn in der Produktion. Reinräume, die bspw. bislang für ein oder zwei Personen zugelassen waren, könnten in manchen Fällen künftig drei Personen aufnehmen – sofern die vom Gesetzgeber empfohlenen Messkriterien „in operation“ erfüllt sind.

Die Idee zum möglichen Einsatzbereich innerhalb von reinen Bereichen und in angrenzenden Schleusen wurde durch einen Kunden aus dem Pharmabereich an uns herangetragen. Der führende Hersteller von pharmazeutischen Verpackungskomponenten für Injektionslösungen hat teilweise ältere Reinräume, die ihre Sollwerte erfüllen, jedoch oft am oberen Grenzwert arbeiten – vor allem wenn sich Personen im Raum befinden.

Zunächst war unklar, inwieweit sich die Partikelkonzentration in diesen Bereichen senken lässt, wenn neben der verbauten Lüftungsanlage ein Luftfiltergerät zum Einsatz kommt. Erste Tests vor Ort überzeugten jedoch und anfängliche Ängste waren schnell verschwunden. Bei Räumen (nicht nur im Reinraumumfeld) mit aktiver Lüftung sollte dennoch individuell überprüft werden, ob und wie der Einsatz eines Luftfiltergerätes sinnvoll sein kann. Im Anschluss sollte die korrekte Funktionsweise durch Messungen überprüft und, vor allem im Reinraumumfeld, dokumentiert werden.

Investition für anspruchsvolle ­Umgebungen

Saubere Luft ohne Viren, Keime, Pollen, Allergene und Bakterien wird in vielen Arbeitsumgebungen immer mehr zum Thema. Nicht nur während der Coronapandemie, sondern auch um dauerhaft die hohen Ansprüche an Reinraumbetreiber zu erfüllen, sind Raumluftfilter eine langfristig sinnvolle Investition.

Autor

RoomGuard Luftreiniger:

Der RoomGuard ist ein mobiler Raumluftreiniger, ausgestattet mit einem Vorfilter (Feinfilter der Klasse F7) und einem Hepa-Filter H14. Diese Konstruktion stellt sicher, dass die vorhandene Raumluft von unten angesaugt und anschließend doppelt gefiltert sowie individuell in den Raum ausgerichtet wieder ausgestoßen wird. Die Dichtigkeitsprüfung nach DIN EN ISO 14644-3 gewährleistet außerdem, dass nur komplett gefilterte und somit keimfreie Luft wieder abgegeben wird. Kein Gerät verlässt die Fertigung in Deutschland ohne eine vollumfängliche Funktionsprüfung.